一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍及其制造方法与流程

1.本发明涉及索夹技术领域，更具体地，涉及一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍及其制造方法。


背景技术：

2.索鞍是桥梁结构中用于传递荷载的重要部件之一，通常位于桥塔或桥墩上方的桥面层下方，索鞍的主要用于传递桥面荷载到桥塔或桥墩上，同时允许桥面在一定范围内伸缩和变形，在大跨径桥梁中，由于荷载的巨大，索鞍还承担着重要的减震和抗风作用，索鞍的结构通常由上下两个部分组成，上部是由索鞍支撑桥面的外壳，下部是通过钢索连结桥塔或桥墩的结构，为了保证索鞍的可靠性和稳定性，通常使用高强度钢材和采用复杂的结构设计。
3.现有技术存在如下几个缺点：(1)主缆安放在索鞍后容易发生滑移；(2)常见的铸焊结合设计承缆槽和鞍头侧壁为一体铸造，铸件自重大，加工时吊装困难。而且铸造完成后承缆槽顶面需要进行切削加工，在大型索鞍中一体铸造的鞍头侧壁顶部到承缆槽顶面底部的深度很大，加工刀具不易到达。(3)索鞍采用铸造成型，对吊装设备要求较高，且成本更高，不便于运输。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍及其制造方法，本索鞍包括承缆槽、鞍头侧壁、连续中纵肋、第一横肋、第二横肋、不连续边纵肋、底板和垫片，第一鞍体和第二鞍体的连接面一端都固定设有第二横肋，通过高强螺栓将两块第二横肋连接紧固，从而第一鞍体和第二鞍体拼合固定，承缆槽设置于第一鞍体和第二鞍体顶部，与鞍头侧壁共同形成安放主缆的空间，连续中纵肋和不连续边纵肋固定职支撑于底板和承缆槽之间，第一横肋、第二横肋沿连接面向两侧对称分布，用于加强整体结构强度，垫片焊接固定于承缆槽上，垫片采用带有凸起的钢板制作，可加强主缆与索鞍之间的摩擦力，解决了安放主缆后容易在索鞍顶部发生滑动的问题。
5.为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，包括第一鞍体和第二鞍体，还包括承缆槽、鞍头侧壁、连续中纵肋、第一横肋、第二横肋、不连续边纵肋、底板和垫片，所述第一鞍体和所述第二鞍体连接面处都设有所述第二横肋，两块所述第二横肋贴合固定，所述承缆槽固定设置所述第一鞍体和所述第二鞍体顶部，所述鞍头侧壁固定连接于所述承缆槽的两侧，所述连续中纵肋和所述不连续边纵肋固定支撑于所述底板和所述承缆槽之间，所述第一横肋沿连接面向两侧对称分布，所述第一横肋和所述第二横肋分别与所述不连续边纵肋固定连接，所述垫片焊接固定于所述承缆槽上。
6.进一步地，包括高强螺栓孔和高强螺栓，所述第二横肋上设有所述高强螺栓孔，通过高强螺栓将所述第一鞍体和所述第二鞍体端部的所述第二横肋固定连接。
7.进一步地，包括第一加劲翼缘板和第二加劲翼缘板，两者分别固定设于所述第一横肋和所述第二横肋的两侧。
8.进一步地，包括横向外缘挡板，其底部端与所述底板固定连接，所述横向外缘挡板两侧分别与所述第一横肋和所述第二横肋固定连接。
9.进一步地，所述不连续边纵肋顶部支撑固定于所述承缆槽，底部固定于所述底板上，所述不连续边纵肋顶部向连续中纵肋倾斜，所述不连续边纵肋在与述第一横肋和所述第二横肋相交面处断开，且分别与述第一横肋和所述第二横肋固定连接。
10.按照本发明的另一个方面，提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍的安装方法，应用所述一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍实现，包括如下步骤：
11.s100，组合焊接横肋和加劲翼缘板，将第一加劲翼缘板焊接固定于第一横肋两侧，将第二加劲翼缘板焊接固定于第二横肋两侧，组合焊接过程中采用双面坡口和贴脚组合焊；
12.s200，组合焊接鞍体，采用单面坡口焊焊接焊接承缆槽与鞍头侧壁，然后将底板、连续中纵肋、承缆槽、第一横肋和第二横肋形成第一组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸符合要求，采用双面坡口和贴脚组合焊的方式焊接连续中纵肋与底板，以及连续中纵肋与承缆槽，采用双面坡口和贴脚组合焊的方式焊接第一横肋、第二横肋、底板、连续中纵肋和承缆槽；
13.s201，组合焊接第二组拼件，将所述第一组拼件与不连续边纵肋组合焊接形成更第二组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸正确；
14.s202，组合焊接第三组拼件，采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接不连续边纵肋与底板、第一横肋、第二横肋、承缆槽，将第二组拼件与横向外缘挡板、对拉螺杆牛腿组合焊接形成第三组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸正确；
15.s203，完成鞍体焊接，采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接横向外缘挡板与底板，横向外缘挡板与第一横肋和第二横肋分别焊接时，内侧采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接，外侧采用坡口焊，采用单面坡口、贴脚组合焊的方式焊接对拉螺杆牛腿与横向外缘挡板；
16.s300，拼接两个鞍体，将焊接加工完成的两部分鞍体分别进行吊装，将两个鞍体上的第二横肋贴合，在将高强螺栓孔对中后限位两个鞍体，通过高强螺栓将第一鞍体和第二鞍体固定连接。
17.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
18.1.本发明提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，包括承缆槽、鞍头侧壁、连续中纵肋、第一横肋、第二横肋、不连续边纵肋、底板和垫片，第一鞍体和第二鞍体的连接面一端都固定设有第二横肋，通过高强螺栓将两块第二横肋连接紧固，从而第一鞍体和第二鞍体拼合固定，承缆槽设置于第一鞍体和第二鞍体顶部，与鞍头侧壁共同形成安放主缆的空间，连续中纵肋和不连续边纵肋固定职支撑于底板和承缆槽之间，第一横肋、第二横肋沿连接面向两侧对称分布，用于加强整体结构强度，垫片焊接固定于承缆槽上，垫片采用带有凸起的钢板制作，可加强主缆与索鞍之间的摩擦力，解决了安放主缆后容易在索鞍顶部发生滑动和整体铸造加工难度大的问题。
19.2、本发明提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍制造方法，采用两个鞍体结合的组合方式，对第一鞍体和第二鞍体分别进行焊接组合，仅承缆槽采用铸件制造，避免了大型索鞍中一体铸造的鞍头侧壁顶部到承缆槽顶面底部的深度很大，加工刀具不易到达的问题。
20.2.本发明提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，包括第一横肋和第二横肋都为钢板材质，沿第一鞍体和第二鞍体的连接面向两侧对称分布，且都与连续中纵肋垂直固定连接，第二横肋位于连接面处竖直设置，第一横肋和第二横肋的安装角度与承缆槽垂直，在连续中纵肋与承缆槽的焊缝位置，以及连续中纵肋与底板焊缝位置设置过焊孔，避免造成应力过于集中。
附图说明
21.图1为本发明实施例一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍的正视图；
22.图2为本发明实施例一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍中第一鞍体的后视图；
23.图3为本发明实施例一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍的俯视图；
24.图4为本发明实施例一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍的制造流程图。
25.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：100-第一鞍体、200-第二鞍体、300-高强螺栓、110-承缆槽、120-鞍头侧壁、130-连续中纵肋、140-第一横肋、150-第二横肋、160-不连续边纵肋、170-底板、180-横向外缘挡板、190-垫片、121-对拉螺杆孔、122-对拉螺杆、141-第一加劲翼缘板、151-第二加劲翼缘板、181-拉螺杆牛腿、301-高强螺栓孔。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.如图1-图4所示，本发明提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，由第一鞍体100和第二鞍体200沿连接面左右对称拼接而成，索鞍包括承缆槽110、鞍头侧壁120、连续中纵肋130、第一横肋140、第二横肋150、不连续边纵肋160、底板170和垫片190，其中，第一鞍体100和第二鞍体200的连接面一端都固定设有第二横肋150，通过高强螺栓300将两块第二横肋150连接紧固，从而第一鞍体100和第二鞍体200拼合固定，底板170为两个鞍体的底座，承缆槽110设置于第一鞍体100和第二鞍体200顶部，与鞍头侧壁120共同形成安放主缆的空间，连续中纵肋130和不连续边纵肋160固定支撑于底板170和承缆槽110之间，第一横肋140、第二横肋150沿连接面向两侧对称分布，用于加强整体结构强度，垫片190焊接固定于承缆槽110上，可加强主缆与索鞍之间的摩擦力，解决了安放主缆后容易在索鞍顶部发生滑动的问题。
28.进一步地，如图1-图3所示，垫片190与承缆槽110焊接连接，从中部开始焊接，垫片190依次安装在承缆槽110顶面和鞍头侧壁120，为加强主缆与索鞍摩擦力，垫片190轧制出微型球面突纹的平钢板，或具有规则微小起伏的曲面波形钢板制作，垫片190与承揽槽110
弧度一致。
29.进一步地，如图1-图3所示，鞍头侧壁120为钢板材质，其下端与承缆槽110的两侧固定连接，鞍头侧壁120的外侧面与第一横肋140和第二横肋150固定连接，鞍头侧壁120的上沿开有对拉螺杆孔121，对拉螺杆122穿过对拉螺杆孔121对齐其进行约束，进一步地，连续中纵肋130为变厚度钢板，竖直安装于第一鞍体100和第二鞍体200端部中轴线位置，连续中纵肋130下端与底板170固定连接，上端固定支撑于承缆槽110，连续中纵肋130的两侧面与第一横肋140和第二横肋150固定连接。
30.进一步地，如图1-图3所示，所述第一横肋140和第二横肋150都为钢板材质，沿第一鞍体100和第二鞍体200的连接面向两侧对称分布，且都与连续中纵肋130垂直固定连接，第二横肋150位于连接面处竖直设置，第一横肋140和第二横肋150的安装角度与承缆槽110垂直，在连续中纵肋130与承缆槽110的焊缝位置，以及连续中纵肋130与底板170焊缝位置设置过焊孔，第一横肋140和第二横肋150分别与索鞍中轴线两侧的不连续边纵肋160固定连接，第一横肋140和第二横肋150的两侧外沿分别设置第一加劲翼缘板141和第二加劲翼缘板151，用于加强两者的结构强度，起到约束边缘防止第一横肋140和第二横肋150发生失稳变形的作用，位于两个鞍体连接面处的两片第二横肋150上设置高强螺栓孔301，两者贴合通过高强螺栓300固定连接。
31.进一步地，如图1-图3所示，不连续边纵肋160采用钢板制作，其上端支撑承缆槽110，底部固定于底板170上，顶部向连续中纵肋130倾斜，优选地，不连续边纵肋160和连续中纵肋130顶部的最小净距不小于600mm，第一横肋140、第二横肋150、连续中纵肋130和不连续边纵肋160起到将承缆槽110上的主缆荷载传递到索鞍底座的作用，连续中纵肋130根据内力传递规律设计为上宽下窄变截面规格，进一步减小索鞍全重，自重占比大，不连续边纵肋160在与第一横肋140和第二横肋150相交面处断开，不连续边纵肋160在与第一横肋140和第二横肋150网格状的布置形式使纵横肋互相形成侧向的支撑和约束，防止钢板发生失稳变形，分别与第一横肋140和第二横肋150固定连接，在第一横肋140和第二横肋150与承缆槽110焊缝位置，以及第一横肋140和第二横肋150与底板170焊缝位置都设置过焊孔。
32.进一步地，如图1-图3所示，横向外缘挡板180为钢板，其底部端与底板170固定连接，横向外缘挡板180两侧分别与第一横肋140和第二横肋150连接，第一鞍体100和第二鞍体200的两侧都固定设有对拉螺杆牛腿181，通过对拉螺杆连接第一鞍体100和第二鞍体200上的对拉螺杆腿181，可微调第一鞍体100和第二鞍体200位置，对拉螺杆牛腿181与横向外缘挡板180固定连接，优选地，承缆槽110为铸件，承缆槽110设置“l”型拼接缝以增加其侧壁抗剪能力承缆槽110的弯曲半径按照主缆缆径的多倍设计。承缆槽110采用性能不低于zg300-500h铸钢材料，连续中纵肋130、第一横肋140和第二横肋150以规格不低于q420d的钢板制成，其余部件均以规格不低于q355d钢板制成。
33.此外由于鞍头侧壁为后安装的厚钢板零件，在未安装鞍头侧壁之前，将钢板加工成具有微小波状外形、或表面有微小圆弧或波状凸起的变形钢板、或进行摩擦增强表面处理，制成承缆槽隔板，底边根据承缆槽弧度修整，采用焊接形式依次安装在承缆槽顶面，最后焊接安装鞍头侧壁。承缆槽隔板的作用是主缆安装到承缆槽上时索股将分散置入隔板间的间隙，隔板增大了主缆和索股和主索鞍之间的接触面积，增大摩擦力，防止主缆和主索鞍之间发生相对滑移。鞍头侧壁采用钢板焊接安装的设计允许隔板采用增强摩擦加工后的钢
板焊接安装而不是铸件切削隔板，可提高隔板与索股之间的摩擦效果。
34.进一步地，如图1-图4所示，提供一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍的安装方法，包括如下步骤：
35.s100，组合焊接横肋和加劲翼缘板；
36.将第一加劲翼缘板141焊接固定于第一横肋140两侧，将第二加劲翼缘板151焊接固定于第二横肋150两侧，组合焊接过程中采用双面坡口和贴脚组合焊；
37.s200，组合焊接鞍体；
38.采用单面坡口焊焊接承缆槽110与鞍头侧壁120，然后将底板170、连续中纵肋130、承缆槽110、第一横肋140和第二横肋150形成第一组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸符合要求，采用双面坡口和贴脚组合焊的方式焊接连续中纵肋130与底板170，以及连续中纵肋130与承缆槽110，采用双面坡口和贴脚组合焊的方式焊接第一横肋140、第二横肋150、底板170、连续中纵肋130和承缆槽110；
39.s201，组合焊接第二组拼件，将所述第一组拼件与不连续边纵肋141组合焊接形成更第二组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸正确；
40.s202，组合焊接第三组拼件，采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接不连续边纵肋160与底板170、第一横肋140、第二横肋150、承缆槽110，将第二组拼件与横向外缘挡板180、对拉螺杆牛腿181组合焊接形成第三组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸正确；
41.s203，完成鞍体焊接，采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接横向外缘挡板180与底板170，横向外缘挡板180与第一横肋140和第二横肋150分别焊接时，内侧采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接，外侧采用坡口焊，采用单面坡口、贴脚组合焊的方式焊接对拉螺杆牛腿181与横向外缘挡板180；
42.s300，拼接两个鞍体；
43.将焊接加工完成的两部分鞍体分别进行吊装，将两个鞍体上的第二横肋150贴合，在将高强螺栓孔301对中后限位两个鞍体，通过高强螺栓300将第一鞍体100和第二鞍体200固定连接。
44.在上述焊接过程中，优先采用自动焊、半自动焊、气体保护焊进行焊接，手工电弧焊应尽量采用平焊，避免采用立焊和横焊，不得采用仰焊焊接，以保障组装作业安全。
45.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，包括第一鞍体(100)和第二鞍体(200)，其特征在于，包括承缆槽(110)、鞍头侧壁(120)、连续中纵肋(130)、第一横肋(140)、第二横肋(150)、不连续边纵肋(160)、底板(170)和垫片(190)，所述第一鞍体(100)和所述第二鞍体(200)连接面处都设有所述第二横肋(150)，两块所述第二横肋(150)贴合固定，所述承缆槽(110)固定设置所述第一鞍体(100)和所述第二鞍体(200)顶部，所述鞍头侧壁(120)固定连接于所述承缆槽(110)的两侧，所述连续中纵肋(130)和所述不连续边纵肋(160)固定支撑于所述底板(170)和所述承缆槽(110)之间，所述第一横肋(140)沿连接面向两侧对称分布，所述第一横肋(140)和所述第二横肋(150)分别与所述不连续边纵肋(160)固定连接，所述垫片(190)焊接固定于所述承缆槽(110)上，所述垫片(190)与所述承揽槽(110)弧度一致，提高所述承缆槽(110)和与主缆股之间的摩擦力。2.根据权利要求1所述的一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，其特征在于，所述垫片(190)采用有波状外形的钢板，所述垫片(190)依次固定在所述承缆槽(110)顶面和所述鞍头侧壁(120)。3.根据权利要求1所述的一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，其特征在于，包括高强螺栓孔(301)和高强螺栓(300)，所述第二横肋(150)上设有所述高强螺栓孔(301)，通过高强螺栓(300)将所述第一鞍体(100)和所述第二鞍体(200)端部的所述第二横肋(150)固定连接。4.根据权利要求1所述的一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，其特征在于，包括第一加劲翼缘板(141)和第二加劲翼缘板(151)，两者分别固定设于所述第一横肋(140)和所述第二横肋(150)的两侧，加强两者结构强度。5.根据权利要求1所述的一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，其特征在于，包括横向外缘挡板(180)，其底部端与所述底板(170)固定连接，所述横向外缘挡板(180)两侧分别与所述第一横肋(140)和所述第二横肋(150)固定连接。6.根据权利要求1所述的一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍，其特征在于，所述不连续边纵肋(160)顶部支撑固定于所述承缆槽(110)，底部固定于所述底板(170)上，所述不连续边纵肋(160)顶部向连续中纵肋130倾斜，所述不连续边纵肋(160)在与述第一横肋(140)和所述第二横肋(150)相交面处断开，且分别与述第一横肋(140)和所述第二横肋(150)固定连接。7.一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍制造方法，其特征在于，应用如权利要求1-6中任一项所述的一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍的安装方法实现，包括如下步骤：s100，组合焊接横肋和加劲翼缘板，将第一加劲翼缘板(141)焊接固定于第一横肋(140)两侧，将第二加劲翼缘板(151)焊接固定于第二横肋(150)两侧，组合焊接过程中采用双面坡口和贴脚组合焊；s200，组合焊接鞍体，采用单面坡口焊焊接承缆槽(110)与鞍头侧壁(120)，然后将底板(170)、连续中纵肋(130)、承缆槽(110)、第一横肋(140)和第二横肋(150)形成第一组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸符合要求，采用双面坡口和贴脚组合焊的方式焊接连续中纵肋(130)与底板(170)，以及连续中纵肋(130)与承缆槽(110)，采用双面坡口和贴脚组合焊的方式焊接第一横肋(140)、第二横肋(150)、底板(170)、连续中纵肋(130)和承缆槽(110)；
s201，组合焊接第二组拼件，将所述第一组拼件与不连续边纵肋(141)组合焊接形成更第二组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸正确；s202，组合焊接第三组拼件，采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接不连续边纵肋(160)与底板(170)、第一横肋(140)、第二横肋(150)、承缆槽(110)，将第二组拼件与横向外缘挡板(180)、对拉螺杆牛腿(181)组合焊接形成第三组拼件，焊接前进行预组装确定各部件加工尺寸正确；s203，完成鞍体焊接，采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接横向外缘挡板(180)与底板(170)，横向外缘挡板(180)与第一横肋(140)和第二横肋(150)分别焊接时，内侧采用单面坡口和贴脚组合的方式焊接，外侧采用坡口焊，采用单面坡口、贴脚组合焊的方式焊接对拉螺杆牛腿(181)与横向外缘挡板(180)；s300，拼接两个鞍体，将焊接加工完成的两部分鞍体分别进行吊装，将两个鞍体上的第二横肋(150)贴合，在将高强螺栓孔(301)对中后限位两个鞍体，通过高强螺栓(300)将第一鞍体(100)和第二鞍体(200)固定连接。8.根据权利要求7所述的种高承载力低自重铸焊结合主索鞍制造方法，其特征在于，所述s100至s300的焊接过程中，采用自动焊、半自动焊、气体保护焊进行焊接，手工电弧焊避免采用立焊和横焊，不得采用仰焊焊接。

技术总结
本发明公开了一种高承载力低自重铸焊结合主索鞍及其制造方法，包括第一鞍体、第二鞍体、承缆槽、鞍头侧壁、连续中纵肋、第一横肋、第二横肋、不连续边纵肋、底板和垫片，第一鞍体和第二鞍体连接面处都设有第二横肋，两块所述第二横肋贴合固定，承缆槽固定设置第一鞍体和第二鞍体顶部，鞍头侧壁固定连接于承缆槽的两侧，连续中纵肋和不连续边纵肋固定支撑于底板和承缆槽之间，第一横肋沿连接面向两侧对称分布，第一横肋和第二横肋分别与不连续边纵肋固定连接，垫片焊接固定于承缆槽上，可提高索股与垫片之间的摩擦力，解决了安放主缆后容易在索鞍顶部发生滑动和整体铸造加工难度大的问题。题。题。


技术研发人员：崔冰 徐军 陈伟乐 代希华 李剑 张太科 柴振超 张龙 朱尧于 吴玲正 黎伟捷 樊思众 郭峰超 李卫 凌思威
受保护的技术使用者：广东湾区交通建设投资有限公司 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 广东省公路建设有限公司湾区特大桥养护技术中心
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/13